Alors que chez nous, nombreux sont ceux qui préfèrent brasser de l’air éolien ou activer de très shadokiennes pompes écologistes… du côté anglo-saxon les esprits s’échauffent de plus en plus pour ce qui pourrait révolutionner la face énergétique de la planète.

Sur la possibilité de la chose, les révolutions aussi bien techniques, économiques, écologiques, spatiales, géopolitiques que cela entrainerait, et ses possibles applications militaires…

1) « Que se passerait-il si la réaction nucléaire à basse énergie (LENR) fonctionnait vraiment ? » Par Christopher Calder (en anglais)

2) Lire le récent rapport du professeur Joseph M. Zawodny pour le centre de recherche de la NASA à Langley (en anglais)

3) voir ci-après, la fiche wikipedia déjà disponible

Le Catalyseur d’énergie, ou ECAT, d’Andrea A. Rossi et du professeur Sergio Focardi, serait le premier équipement à fournir une production d’énergie hautement efficace à partir de nickel et d’hydrogène. Comme la production de masse n’est prévue que pour 2012-2013, les caractéristiques des appareils sont provisoires.

Cette technologie consommerait très peu de « combustible 1″, du nickel et de l’hydrogène, et rejetterait un déchet de cuivre et de fer. Elle serait donc économique et peu polluante, beaucoup moins que la production d’énergie atomique classique de fission ou que la combustion de carburant. La conception de base serait sure et des automatismes supplémentaires amélioreraient cette sureté. Il n’y aurait pas de radioactivité hors de l’appareil en fonctionnement ni dans ses déchets. Il n’y a pas de dégagement de CO2 ni d’effet de serre.

Historique de l’étude des réactions nickel-hydrogène (Ni-H)

Expériences de Piantelli et Focardi

En 1989, le biophysicien italien Francisco Piantelli, de l’Université de Sienne, qui menait des études sur des échantillons de matière organique 3, a remarqué une production de chaleur anormale 4. Il fait part du phénomène observé à Sergio Focardi, physicien à l’Université de Bologne, et ils décident ensemble de créer un groupe de travail auquel se joint Roberto Habel, membre de l’INFN 5 à l’Université de Cagliari 6, afin de rechercher les causes de cette anomalie thermique 7.

Après trois ans environ, les études ont abouti à des résultats significatifs permettant la construction d’un réacteur nickel-hydrogène suffisamment efficace. Deux années d’essais plus tard, lors d’une conférence de presse qui s’est tenue le 20 février 1994 dans le grand amphithéâtre de l’Université de Sienne, a été annoncée la mise au point d’un processus de production d’énergie par des réactions nucléaires à basse énergie (LENR) 8, profondément différent de celui de Fleischmann et Pons 9,10.
Le processus de Piantelli, Habel et Focardi est basé sur l’utilisation d’une barre de nickel, dont la température est maintenue par une résistance électrique à environ 200-400 °C, et chargée en hydrogène grâce à un processus particulier 11,12.

Lorsque la réaction est déclenchée, ou bien lorsque la barre de nickel émet plus d’énergie que nécessaire pour ses besoins de chauffage, il peut se produire également une émission faible et discontinue de rayons gamma, qui pourrait indiquer une possible origine nucléaire de ce phénomène 13,14.

Le procédé a fait l’objet d’une demande de brevet par Francisco Piantelli en 1995 15.

Développement et tests

Selon Andrea Rossi 16, bien qu’il ait échoué à reproduire les expériences de Fleischmann et Pons, il continue cependant à s’y intéresser, et finit par obtenir des résultats encourageants. C’est ainsi qu’il est amené à engager Sergio Focardi comme consultant en 2007, dans le cadre du développement d’un appareil destiné à produire de l’énergie à partir de réactions hydrogène-nickel.

Dans un article publié en 2010 17, Sergio Focardi et Andrea Rossi présentent un processus « capable de produire de grandes quantités d’énergie par un processus de fusion nucléaire entre du nickel et de l’hydrogène ».

En 2011, Messieurs Focardi et Rossi organisent des démonstrations de ce processus, destinées à la presse et aux scientifiques. Ils utilisent des versions de puissances moyennes différentes :

le 14 janvier 2011, un ECAT (version 10 kW) produit 10 kW (évalué par échauffement et vaporisation d’eau 18) avec une puissance d’entrée de 600 W pendant 1 h 19,

le 10 février 2011, un ECAT (version 10 kW) produit 15 kW (évalué par échauffement d’eau seulement 18) en permanence pendant 18 h 20,

le 29 mars 2011, un ECAT (version 4 kW) produit 25 kWh (évaluée par échauffement et vaporisation d’eau 18) en 5 h 45 min. Durant ce test, Hanno Essén, professeur agrégé de physique théorique, ex-président de la Société des sceptiques de Suède, et Sven Kullander, maître de conférences à l’institut royal suédois de technologie, Professeur émérite à l’Université d’Uppsala et président de l’Académie royale suédoise des sciences, peut observer et photographier des parties intérieures de l’appareil sans les isolants thermiques 21. Une réaction chimique de tout l’hydrogène contenu dans le réservoir (0,11 gramme) avec du nickel donnerait au maximum une énergie de 0,15 watt-heure. Pour chauffer le débit d’eau de 6,47 kg par heure de 18 °C à l’état de vapeur, il faut une énergie de 725 * 6,47 = 4,69 kWh pendant chaque heure. Selon les chercheurs : « Aucun processus chimique ne peut expliquer une telle quantité d’énergie à partir d’un réservoir de 50 centimètre cube. La seule explication alternative, c’est qu’il y a une sorte de processus nucléaire qui donne lieu à la production d’énergie mesurée. » 22,21.

Le 6 octobre 2011, lors du test d’un réacteur élémentaire plat en 6 h, la phase de montée en température très progressive a duré 3 h avec chauffage du cÅ“ur. Puis sans chauffage du cÅ“ur, en mode auto-entretenu, la consommation électrique globale n’était plus que de 115 W, pour la régulation et la génération de fréquence. La puissance produite a été stable, d’environ 3 kW pendant 3 heures 23. Après évaporation de l’eau par le ECAT, la vapeur était envoyée dans un échangeur dont le circuit secondaire chauffait de l’eau. La mesure de puissance thermique a porté sur la différence de température d’eau en phase liquide uniquement dans ce circuit secondaire. Ainsi, que la vaporisation soit partielle ou complète en sortie du ECAT, c’est la chaleur produite qui a été mesurée, et les doutes 18 sur le taux de vaporisation lors de précédents tests sont ainsi levés 24.

Le 29 octobre 2011, une centrale génératrice thermique de puissance nominale 1 MW (mégawatt) a été testée avant vente par l’ingénieur Domenico Fioravanti, en mode auto-entretenu à la demande d’un client, soit environ à mi puissance. Les 107 ECAT composant le générateur, de puissances nominales 10 kW, à réacteurs plats triples, étaient montés en parallèles. L’eau était portée de l’état liquide à 18,3 °C vers l’état de vapeur à 104,5 °C (températures moyennes), puis refroidie par ventilation et recyclée. Le générateur a produit 2 635 kWh thermiques en 5h30, soit une puissance thermique moyenne de 479 kW. L’énergie électrique consommée a été de 66 kWh, soit un coefficient de production COP brut de 40. Si l’on tenait compte de la conversion d’énergie thermique vers une production électrique, le COP serait de 13 environ 25,26

Le 28 juin 2011, le Docteur Brian Josephson, lauréat du prix Nobel de physique en 1973, discute la crédibilité du ECAT et de son avenir 27 :

« à ce jour, rien ne permet de douter des affirmations de Rossi » 28
« des réacteurs de type Rossi sont déjà en production et selon Dennis M. Bushnell, Scientifique en chef de la NASA, ils pourraient « changer complètement la géo-économie, la géo-politique et résoudre [des problèmes] de climat et d’énergie ». » 29

Description préliminaire

Une nouvelle technologie de production d’énergie à partir de nickel et d’hydrogène, et qui rejetterait du cuivre arriverait en production commerciale en 2011 19, après une phase de recherche depuis 1994, au Département de Physique de l’Université de Bologne 30.

En janvier 2011, Andrea A. Rossi et le professeur Sergio Focardi ont montré et testé publiquement un générateur thermique, nommé ECAT (qui signifie « Energy Catalyzers » ou « catalyseur d’énergie ») 19. Une télévision grecque a diffusé cette information 31.

L’appareil ECAT de base consomme 30 W d’électricité et fournit 4 kW thermiques à un circuit d’eau, en permanence. Les prototypes montrés fournissent une puissance constante de la mise en marche à l’arrêt, sans réglage de cette puissance. Le modèle commercialisé serait nommé « Hyperion », produirait 5 à 30 kW, réglable en 10 niveaux, mesurerait 55 * 48 * 35 cm, l’énergie consommée ne serait que de 1/5 à 1/30 de l’énergie produite 32 et permettrait la construction d’un modèle industriel produisant 1 MW et mesurant 6 m * 12 m 32,33.

Cette puissance de base assurerait un bon équilibre entre la fiabilité, la sécurité et l’efficacité opérationnelle 34. La version 4 kW serait plus stable et plus sécurisée, sans instabilité de cette puissance au moment du démarrage et de l’arrêt. Au démarrage, l’appareil consommerait environ 300 watts d’électricité pendant 5 à 10 minutes, pour pré-chauffer le réacteur central. La température de l’eau se stabiliserait en 15 min (à 104 °C pendant un test) 21,20.

Le réacteur central en acier inoxydable de 50 cm3 contient environ 50 g de poudre de nickel, de granularité nanométrique à micrométrique, fortement compactée, avec un catalyseur. On y injecte de l’hydrogène sous une pression de 2 à 20 bar, qui provient d’un réservoir incorporé au ECAT. La réaction se produirait à une température de 150 °C à 500 °C 35. Elle est régulée par l’apport d’hydrogène, qui doit être sans deutérium (hydrogène lourd), ce qui arrêterait la réaction 19.

Une demande de brevet décrit cette innovation 35. Mais Andréa Rossi gardant le catalyseur secret, le brevet n’est accordé qu’en Italie. Des photographies de parties intérieures des prototypes sont publiées 21. Une émission de la télévision italienne RAI en a parlé 36 et a été adaptée en anglais 37. Avant sa confirmation en 2011 et les évaluations décrites ci-dessous, la demande de brevetabilité de ce procédé avait reçu en 2008 un avis préliminaire défavorable 38, indiquant que la description du mécanisme était basée sur « des déclarations générales et des spéculations ». Le rapport citait de nombreux manques dans la description et dans les preuves fournies pour défendre sa faisabilité. Andrea Rossi aurait pris des précautions pour que son invention ne se perde pas en cas d’accident personnel 39.

Lors de la maintenance, tous les 6 mois, le nickel serait recyclé et le petit réservoir d’hydrogène à 160 bars remplacé. Au bout de 2,5 mois d’utilisation, le nickel contient environ 10 % de cuivre (isotopes 63 et 65) et 11 % de fer 21.

Les usages prévus sont aussi bien domestiques qu’industriels. La version produisant 10 kW thermiques, qui consomme 500 W d’électricité, a servi aux premiers essais et, un peu moins sécurisée, conviendrait mieux aux usages industriels sous le contrôle de professionnels. La température se stabiliserait en 30 min et la puissance n’est pas immédiatement stabilisée au démarrage 19.

Sécurité et écologie

La réaction produit des rayons alpha et gamma (gamma d’énergie inférieure à 300 keV), mais un blindage de plomb de 50 kg sur 2 cm d’épaisseur 21 les arrêterait et l’appareil en fonctionnement n’émettrait ni neutrons ni protons 40.

Vingt minutes après l’arrêt, il n’y aurait plus de rayonnement ni de déchets radioactifs, même au centre du réacteur 34. Le « combustible 1″ et les déchets ne seraient pas radioactifs 41,42. La radioactivité de l’eau chauffée ne serait pas modifiée 40.

En cas d’emballement du réacteur, un excès de production de chaleur réduirait l’efficacité de la réaction et tendrait à limiter cet excès. De plus, dans ce cas, le système de sécurité activerait le préchauffage auxiliaire pour renforcer cette limitation 20.

Lors d’une fuite éventuelle du contenu, le réacteur ne représenterait pas un risque radiologique. Il pourrait y avoir un pic très bref de la radioactivité si le réacteur se fissurait, mais l’évacuation de l’hydrogène gazeux mettrait fin immédiatement aux réactions nucléaires et à toute production de radioactivité. « Un technicien pourrait immédiatement balayer toute la poudre de nickel sur le plancher sans risquer d’exposition aux rayonnements » 41.

Les 50 g de nickel d’un équipement seraient recyclés tous les 6 mois. La consommation de ce métal serait donc très faible, « si toute l’énergie consommée par les humains était produite ainsi, un pourcentage infime [10%] de l’extraction annuelle de nickel y suffirait » 34. Le nickel est abondant sur Terre et n’est pas cher, mais il est toxique, surtout en poudre, et ceci doit être fait par des professionnels. Pour des amateurs tentés de reproduire cette technique, le risque d’explosion est bien réel et seuls des spécialistes de ces technologies savent l’éviter 34. Le ECAT est entièrement recyclable après une durée de vie de 15 à 20 ans, le nickel l’est à 80% environ 43.

Centrale thermique de 1 MW

La centrale génératrice thermique de 1 mégawatt est composée de 107 ECAT. Elle est aménagée dans un container de 6 mètres 44 et pèse 10 tonnes 25. Le réacteur central n’est plus sphérique, mais plat, de 20 * 20 * 1 cm, et il est lui-même composé de 3 réacteurs élémentaires. Un réacteur central produit normalement 10 kW. Il est entouré d’un blindage de plomb contre les rayons gamma, d’un radiateur pour chauffer l’eau et d’un isolant thermique. Un ECAT complet mesure 50 * 60 * 35 cm 24 et le radiateur interne seul 30 * 30 * 30 cm 23.

Commercialisation

Andrea A. Rossi, inventeur et homme d’affaires, a écrit en janvier 2011 : « Dans ce domaine, la phase de la compétition dans le domaine des théories, des hypothèses et des conjectures est terminée. La concurrence est face au marché. » 21.

Le site internet officiel d’Andrea Rossi pour les ECAT industriels et domestiques 45 est maintenu par Hydro Fusion Ltd qui devrait commercialiser des ECAT à partir de son bureau en Suède 46.

La commercialisation de cette technologie serait assurée par AmpEnergo Inc. 47 pour les Amériques du nord, du sud, du centre et des iles Caraïbes.

La première étape industrielle a été la réalisation d’une production pilote d’un mégawatt thermique, par assemblage de 107 ECAT de 10 kW, testée et vendue le 28 octobre 2011 48,49.
Un générateur d’électricité serait en projet 21.

Le coût de cette production d’énergie thermique serait de l’ordre de 0,003 €/kWh, et pour l’électricité de l’ordre de 0,01 €/kWh. L’investissement serait de l’ordre de 2 000 Euro par kW, soit 8 000 € environ par ECAT de 4 kW, et un amortissement moyen de l’ordre de 100 € par an et par kW pour une durée de vie de 15 à 20 ans 34.

Concurrence

Defkalion Green Technologies

Defkalion Green Technologies S.A 32 a d’abord coopéré avec A. Rossi début 2011. Mais après un différend d’origine financière 50, A. Rossi a retiré les licences de DGT en août sans réel transfert de technologie 51. Depuis Defkalion GT a développé sa propre technologie, dont les bases sont très proches de celle des ECAT, a nommé son générateur thermique Hyperion et a publié des spécifications 52.

Il y a deux prototypes pré-industriels d’Hyperion 52 :

un de 5 kW nominals, consommant moins de 200 W, à 1 tube chauffant, COP > 25, 17*22*17 cm.
un de 45 kW nominals, consommant moins de 310 W, à 6 tubes chauffants, COP > 32, 32*40*32 cm.
La granularité du nickel est de 1 à 5 micron. Un catalyseur favorise les réactions. L’hydrogène et le nickel sont rechargés tous les 6 mois ou plus.

Pour éviter divers risques, dont l’inflammation de l’hydrogène, l’intérieur de l’Hyperion est rempli d’argon. L’appareil est en permanence en liaison avec un centre de surveillance et signale immédiatement toute défaillance 52.

Defkalion GT estime qu’une cascade de réactions nucléaires à basse énergie chimiquement assistées se produit et permet la capture d’hydrogène par le nickel. Cette connaissance permettrait une meilleure maitrise des conditions de déclenchement, de stabilisation et d’arrêt des réactions. Defkalion GT développerait des matériels de mesures spécifiques pour améliorer ces connaissances, et compterait en publier les résultats 52.

Nichenergy : Cette entreprise 53, fondée par le Professeur italien Francisco Piantelli, développerait des générateurs d’énergie utilisant le nickel et l’hydrogène, comme Rossi, mais sans catalyseur et à plus haute température 54,55,56.

Brillouin Energy : L’entreprise Brillouin Energy aurait l’intention de produire des générateurs d’énergie utilisant le nickel et l’hydrogène, pour fusionner de l’hydrogène vers de l’hélium grâce à des impulsions électromagnétiques 57.

Shell : L’entreprise pétrolière internationale Shell soutient des projets très innovants (fusion froide, LENR…) 58 depuis 1995 59.

Hypothèses scientifiques éventuelles

Pour essayer d’expliquer cette réaction de nickel et d’hydrogène les inventeurs évoquent la fusion froide ou un processus qui ressemble à l’hydrino, mais ces hypothèses ne sont pas prouvées 19. Ce domaine est nommé Réacteurs nucléaires à basse énergie (LENR = Low Energy Nuclear Reactors).
L’étude du rayonnement et des isotopes de cuivre continue 19,60,34.

L’hypothèse d’une transformation, par additions de protons successifs, de 58Ni vers 62Ni, quasi stables, puis vers 63Cu, stable, fournirait 37,36 MeV d’énergie nucléaire. Ainsi approximativement 5 grammes (sur 100 g) de nickel seraient transmutés en cuivre stable en 6 mois d’une production continue de 10 kW 61.

Le professeur Christos E. Stremmenos propose l’hypothèse d’un mini-atome instable d’hydrogène. Sous la contrainte du cristal de nickel, les protons de l’hydrogène diffuseraient facilement dans le cristal et ses électrons se diffuseraient avec les électrons de conductivité du cristal. Grâce à la dispersion aléatoire des niveaux d’énergies des particules, avec une très faible probabilité, une série de mini-atomes instables d’hydrogène pourraient se former et fusionner avec les atomes de nickel, surpassant la barrière de Coulomb. Ils auraient une durée de vie inférieure à 10-18 secondes et devraient avoir une dimension de 10-14 m, distance à laquelle les forces de cohésion du noyau permettraient la fusion 62,63.